Apakah bahan mengalirkan elektrik
Seperti yang anda ketahui, pergerakan tertib pembawa cas elektrik dipanggil arus elektrik. Elektron boleh bertindak sebagai pembawa cas sedemikian—dalam logam, semikonduktor, dan gas; ion - dalam elektrolit dan gas; dan dalam semikonduktor, lubang juga bertindak sebagai pembawa cas elektrik—ikatan valens tidak terisi dalam atom yang sama besarnya dengan cas elektron, tetapi dengan cas positif.
Bertanya soalan apakah bahan yang dibawa elektrik, kita perlu membuat spekulasi tentang apa yang menyebabkan arus di tempat pertama, iaitu, tentang kehadiran zarah bercas dalam bahan tertentu. Kami tidak akan mempertimbangkan arus pincang di sini, kerana ia bukan arus pengaliran dan oleh itu tidak berkaitan secara langsung dengan soalan ini.
Betul, logam adalah konduktor utama arus elektrik dalam semua kejuruteraan elektrik moden. Logam dicirikan oleh sambungan lemah elektron valens, iaitu, elektron tahap tenaga luar atom, dengan nukleus atom ini.
Dan tepat kerana kelemahan ikatan ini, apabila perbezaan potensi berlaku dalam konduktor atas sebab tertentu (medan elektrik pusar atau voltan yang dikenakan), elektron ini mula bergerak dalam longsoran dalam satu arah atau yang lain, elektron pengaliran bergerak di dalam kekisi kristal, sebagai pergerakan «gas elektronik».
Wakil biasa konduktor logam: tembaga, aluminium, tungsten.
Lebih jauh ke bawah senarai - semikonduktor… Semikonduktor, dalam keupayaannya untuk mengalirkan arus elektrik, menduduki kedudukan perantaraan antara konduktor seperti wayar kuprum dan dielektrik seperti Plexiglas. Di sini, satu elektron terikat kepada dua atom sekaligus - atom berada dalam ikatan kovalen antara satu sama lain - oleh itu, agar mana-mana elektron individu dianggap mula bergerak, mencipta arus, ia mesti menerima tenaga terlebih dahulu untuk menyedari keupayaannya untuk pergi. atom anda
Sebagai contoh, semikonduktor boleh dipanaskan dan beberapa elektron akan mula meninggalkan atomnya, iaitu, akan ada syarat kewujudan arus — pembawa bebas — elektron dan lubang — akan muncul dalam kekisi kristal (di tempat elektron tertinggal, mula-mula masih ada ruang kosong dengan cas positif — lubang, yang kemudiannya diduduki oleh elektron dari atom lain) . Wakil terkemuka semikonduktor tulen ialah: germanium, silikon, boron. Kami tidak melihat hubungan di sini.
Elektrolit juga mampu mengalirkan arus kerana kehadiran pembawa cas percuma di dalamnya. Tetapi elektrolit adalah konduktor jenis kedua. Pembawa cas bebas dalam elektrolit adalah ion (ion positif dipanggil kation, ion negatif dipanggil anion).
Kation dan anion terbentuk di sini disebabkan oleh proses penceraian elektrolitik (pecahan molekul kepada bahagian - menjadi ion berasingan) asid, bes, bes dalam larutan atau cairnya. Serentak dengan penceraian, ion-ion bergaul semula dengan molekul — ini dipanggil keseimbangan dinamik dalam elektrolit. Contoh elektrolit ialah larutan 40% asid sulfurik dalam air.
Akhir sekali, plasma — gas terion — ialah keadaan pengagregatan jirim keempat. Dalam plasma, cas elektrik dibawa oleh elektron, serta oleh kation dan anion yang terbentuk apabila gas dipanaskan atau apabila ia terdedah kepada sinar-X, ultraungu. , atau sinaran lain ( atau di bawah tindakan pemanasan dan sinaran) . Plasma adalah separa neutral, iaitu, di dalamnya dalam jumlah kecil jumlah cas di mana-mana sama dengan sifar. Tetapi disebabkan oleh pergerakan zarah gas, plasma masih boleh mengalirkan elektrik.
Pada dasarnya, plasma melindungi medan elektrik luaran, kerana caj dipisahkan di dalamnya oleh medan ini, tetapi disebabkan oleh fakta bahawa gerakan terma pembawa caj hadir, pada skala kecil, kuasi neutral plasma dilanggar. dan plasma secara praktikal memperoleh keupayaan untuk mengalirkan arus elektrik . Semua ruang antara bintang di alam semesta dipenuhi dengan plasma, dan bintang-bintang itu sendiri diperbuat daripada plasma.